Ядра атомів насправді не круглі: фізики розповіли, яку вони мають форму (фото)

Про це пише Live Science.

На початку XX століття фізики з'ясували, що в атомів є ядра, які складаються з протонів і нейтронів. Навколо ядра обертаються електрони. Тоді ж учені припустили, що ядро атома має круглу форму. Але через роки з'ясувалося, що ця форма ядер атомів дуже рідкісна.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Фізик Девід Дженкінс із Йоркського університету, Велика Британія, пояснює, що ядро атома приблизно в 10 000 разів менше від самого атома, але в ньому сконцентрована більша частина маси атома. Ядро, на перший погляд, має дуже малий вплив на властивості атома. Хімія атома визначається конфігурацією електронів, а його фізичні характеристики виникають з того, як він взаємодіє з іншими атомами.

Після того, як фізики з'ясували, що ядро атома оточене електронною оболонкою, наприкінці 40-х років минулого століття вчені запропонували модель ядерних оболонок. Це означає, що протони і нейтрони перебувають в окремих ядерних оболонках, а введення додаткової енергії може збуджувати ці частинки, щоб вони переміщалися і змінювали свій енергетичний стан.

За словами Дженкінса, потім фізики з'ясували, що поведінка частинок у ядрі атома є колективною і ядро діє як один об'єкт. З'ясувалося, що ядро атома може обертатися або вібрувати.

Але єдиний спосіб побачити докази обертання в ядрах — це якщо це ядро має деформовану форму і пізніше фізики виявили, що ядра атомів дійсно деформуються.

Яку форму мають ядра атомів?

У підсумку вчені з'ясували, що 90% ядер атомів має витягнуту форму, яка нагадує м'яч для регбі, також іноді ядра набувають грушоподібної форми, а кругла форма є скоріше винятком, ніж правилом. При цьому в даному випадку ядра мають не повністю круглу форму, а являють собою сплющену сферу.

За словами Дженкінса, фізики досі точно не знають, чому ядра атомів мають здебільшого витягнуту форму. Також незрозуміло, чому деякі ядра атомів можуть змінити свою форму, якщо ввести додаткову енергію.

Фізик Пол Стівенсон з Університету Суррея, Велика Британія, каже, що інтуїтивно здається, що основна форма об'єкта, що не збуджується, не коливається і не розтягується, має бути сферичною. У випадку з ядрами атомів дивно, що вони можуть мати сферичну форму, тому що вони підкоряються законам квантової механіки.

Рівняння Шредінгера — це один із найфундаментальніших принципів квантової механіки. Воно пророкує, як хвильова функція об'єкта змінюватиметься з часом, надаючи засіб для оцінювання можливого руху і положення об'єкта. Таким чином, розв'язання цього рівняння для ядра атома дає безліч імовірностей для всіх можливих місць, де воно може перебувати, які, взяті разом, дають форму ядра.

За словами Стівенсона, основні рішення рівняння Шредінгера не показують сферичну форму ядра атомів і ця форма може бути отримана, але потім ядра починають рухатися як хвиля. Оскільки ці рішення квантової хвильової функції мають асиметрію, це робить частинки в ядрі більш схильними вказувати в одному напрямку.

Для рідкісних сферичних ядер атомів поведінка у вигляді хвилі зникає. Фізики поки що не знаю причину, чому деякі деформовані форми ядер атомів зустрічаються частіше, ніж інші.

Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, що насправді відбувалося в найперші миті після початку існування Всесвіту.

Ще Фокус писав про те, що вчені змогли розкрити секрет нейтрона, що потенційно розкриває сутність невидимої форми матерії, яка займає більшу частину Всесвіту

Також Фокус писав про те, що нове дослідження показало, що Чумацький Шлях у майбутньому майже напевно зіткнеться з іншою галактикою, але це буде не та, про яку думали астрономи.